Penglompokan Jenis Sampel Polimer Berdasarkan Monomer Penyusun, Penglompokannya, Penentuan Berat Molekul Dan Proses Polimerisasi
Yoza Fitriadi
1. Teflon.
Nama Teflon merupakan nama dagang, nama ilmiahnya adalah politetrafluoroetilena dan disingkat dengan PTFE. Polimer dihasilkan dari proses polimerisasi adisi senyawa turunan etilen yaitu tetrafluoroetilena (CF2 = CF2). Teflon sangat tahan terhadap bahan kimia, panas dan sangat licin.
Penggolongan polimer
• Berdasarkan asalnya
Berdasarkan asalnya teflon termasuk kedalam polimer sintesis(buatan) karena polimer ini tidak terdapat di alam, tetapi disintesis dari monomer-monomernya dalam reaktor.
• Berdasarkan jenis monomernya
Berdasarkan jenis monomernya teflon termasuk polimer dengan monomer homopolimer karena monomernya sejenis yaitu tetrafluoroetilen (CF2 = CF2).
• Berdasarkan sifatnya terhadap panas
Berdasarkan sifatnya terhadap panas teflon termasuk polimer termoseting karena teflon merupakan polimer yang tahan panas. Sebagai buktinya teflon banyak digunakan sebagai pelapis perabotan rumah tangga yang pemakaiannya banyak berhubungan dengan panas.
• Berdasarkan ikatan
Berdasarkan ikatannya teflon termasuk kedalam polimer jaringan karena mempunyai ikatan silang
• Berdasarkan derajat kristalinitas
Berdasarkan derajat kristalinitas teflon termasuk kedalam polimer kristalin karena teflon memiliki struktur yang teratur
• Berdasarkan fabrikasi
Berdasarkan fabrikasi teflon termasuk ke dalam polimer bahan pelapis karena penggunaan teflon sebagai pelapis barang yang tahan panas seperti tangki di pabrik kimia, pelapis panci dan kuali anti lengket di dapur serta pelapis dasar seterika.
Proses polimerisasi
Dalam Proses pembentukan polimer teflon dilakukan dengan cara adisi. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer (CF2=CF2).
nCF2=CF2 CF2 CF2
n
Penentuan berat molekul
Hal yang membedakan polimer dengan spesies berat molekul rendah adalah adanya distribusi panjang rantai dan untuk itu derajat polimerisasi dan berat molekular dalam semua polimer yang diketahui juga terdistribusi (kecuali beberapa makromolekul biologis). Distribusi ini dapat digambarkan dengan Mem”plot” berat polimer (BM diberikan) lawan BM, seperti terlihat pada gambar 1.1.
Panjang rantai polimer ditentukan oleh jumlah unit ulangan dalam rantai, yang disebut derajat polimerisasi (DPn). Berat molekular polimer adalah hasil kali berat molekul unit ulangan dan DPn.
Mn = berat molekul rata-rata polimer
M0 = berat molekul unit ulangan ( sama dengan berat molekul monomer)
DP = derajat polimerisasi
Contoh : polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki DP = 1000 maka berat molekulnya (Mn) adalah
Mn = DP x M0 M0 (– CH2CHCl - ) = 63, DP = 1000
Mn = 63 x 1000
= 63000.
Rata-rata jumlah,
Jumlah Rata-rata berat,
polimer
Berat molekular
Gambar 1.1 Distribusi berat molekular dari suatu jenis polimer
Karena adanya distribusi dalam sampel polimer, pengukuran eksperimental berat molekular dapat memberikan hanya harga rata-rata. Beberapa rata-rata yang berlainan adalah penting. Untuk contoh, beberapa metoda pengukuran berat molekular perlu perhitungan jumlah molekul dalam massa material yang diketahui. Melalui pengetahuan bilangan Avogadro, informasi ini membimbing ke berat molekul rata-rata jumlah sampel. Untuk polimer sejenis, rata-rata jumlah terletak dekat puncak kurva distribusi berat atau berat molekul paling boleh jadi (the most probable molecular weight). Jika sampel mengandung Ni molekul jenis ke i, untuk jumlah total molekul dan setiap jenis molekul ke i memiliki massa mi, maka massa total semua molekul adalah . Massa molekular rata-rata jumlah adalah
(1-1)
dan perkalian dengan bilangan bilangan Avogadro memberikan berat molekul rata-rata jumlah (berat mol) :
(1-2)
Berat molekular rata-rata jumlah dari polimer komersial biasanya terletak dalam kisaran 10000 – 100000. Setelah berat molekular rata-rata jumlah , berat molekular rata-rata berat . Besaran ini didefinisikan sebagai berikut
(1-3)
Seharusnya dicatat bahwa setiap molekul menyumbang kepada yang sebanding dengan kuadrat massanya. Besaran yang sebanding dengan pangkat pertama dari M mengukur hanya konsentrasi dan bukan berat molekularnya. Dalam istilah konsentrasi ci = Ni Mi dan fraksi berat wi = ci/c, dimana ,
(1-4)
Karena molekul yang lebih berat menyumbang lebih besar kepada daripada yang ringan, selalu lebih besar daripada , kecuali untuk polimer monodispers hipotetik. Harga terpengaruh sekali oleh adanya spesies berat molekul tinggi, sedangkan dipengaruhi oleh spesies pada ujung rendah dari kurva distribusi BM .
Besaran indeks dispersitas, adalah ukuran yang bermanfaat dari lebarnya kurva distribusi berat molekular dan merupakan parameter yang sering digunakan untuk menggambarkan situasi (lebar kurva distribusi) ini. Kisaran harga dalam polimer sintetik sungguh besar, sebagaimana diilustrasikan dalam tabel 1
Tabel 1 Kisaran indeks polidispersitas (I) berbagai macam polimer
Polimer Kisaran I
Polimer monodispers hipotetik
Polimer “living” monodispers nyata
Polimer adisi, terminasi secara coupling
Polimer adisi, terminasi secara disproporsionasi, atau polimer kondensasi
Polimer vinil konversi tinggi
Polimer yang dibuat dengan autoakselerasi
Polimer adisi yang dibuat melalui polimerisasi koordinasi
Polimer bercabang 1,00
1,01 – 1,05
1,5
2,0
2 – 5
5 – 10
8 – 30
20 - 50
Pada umumnya berlaku hal berikut :
Bila distribusinya sempit maka
Bila distribusinya lebar maka
Indeks dispersitas (I)
2. Botol Minuman Dengan Kode Pet 1
Polimer ini mirip dengan polietilen, Monomer pembentuknya adalah propilena (CH3-CH = CH2), berbeda dalam jumlah atom C dengan etilen.Polipropilena lebih kuat dan lebih tahan dari polietilena, sehingga banyak dipakai untuk membuat karung, tali dan sebagainya. Karena lebih kuat, botol-botol dari polipropilena dapat dibuat lebih tipis dari pada polietilena. Botol minuman adalah salah satu contoh polimer propilena yang banyak dipergunakan.
Penggolongan polimer
• Berdasarkan asalnya
Berdasarkan asalnya botol minuman dengan kode PET 1 berasal dari sintetik / buatan tidak terdapat di alam, disintesis dari monomer-monomer pembentuknya yaitu propilen.
• Berdasarkan jenis monomernya
Berdasarkan jenis monomernya, botol minuman dengan kode PET 1 merupakan homopolimer karena monomernya hanya sejenis yaitu propilena (CH3 – CH = CH2)
• Berdasarkan sifatnya terhadap panas
Berdasarkan sifat terhadap panas,sampel ini tergolong polimer termoplastis karena apabila dipanaskan akan meleleh(80oC) dan mengeras kembali ketika didinginkan. Apabila pecah dapat di sambungkan kembali dengan cara dipenaskan atau dicetak ulang dengan cara pemanasan.
• Berdasarkan ikatan
Berdasarkan ikatannya sampel ini termasuk ke dalam polimer bercabang karena sampel ini lebih mudah meleleh. Rantai poliber yang bercabang banyak akan menyebabkan daya tegangnya rendah dan lebih mudah meleleh.
• Berdasarkan derajat kristalinitas
Berdasarkan derajat kristalinitasnya sampel ini termasuk ke dalam polimer kristalin karena tingkat kepadatannya tinggi
Proses polimerisasi
Berdasarkan proses pembuatannya sampel ini termasuk ke dalam polimer adisi. Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer (CH3- CH2=CH2).
nCH3-CH2=CH2 CH2 CH2
CH3 n
Penentuan berat molekul
Hal yang membedakan polimer dengan spesies berat molekul rendah adalah adanya distribusi panjang rantai dan untuk itu derajat polimerisasi dan berat molekular dalam semua polimer yang diketahui juga terdistribusi (kecuali beberapa makromolekul biologis). Distribusi ini dapat digambarkan dengan Mem”plot” berat polimer (BM diberikan) lawan BM, seperti terlihat pada gambar 1.
Panjang rantai polimer ditentukan oleh jumlah unit ulangan dalam rantai, yang disebut derajat polimerisasi (DPn). Berat molekular polimer adalah hasil kali berat molekul unit ulangan dan DPn.
Mn = berat molekul rata-rata polimer
M0 = berat molekul unit ulangan ( sama dengan berat molekul monomer)
DP = derajat polimerisasi
Contoh : polimer poli(vinil klorida), PVC memiliki DP = 1000 maka berat molekulnya (Mn) adalah
Mn = DP x M0 M0 (– CH2CHCl - ) = 63, DP = 1000
Mn = 63 x 1000
= 63000.
Rata-rata jumlah,
Jumlah Rata-rata berat,
polimer
Berat molekular
Gambar 1. Distribusi berat molekular dari suatu jenis polimer
Karena adanya distribusi dalam sampel polimer, pengukuran eksperimental berat molekular dapat memberikan hanya harga rata-rata. Beberapa rata-rata yang berlainan adalah penting. Untuk contoh, beberapa metoda pengukuran berat molekular perlu perhitungan jumlah molekul dalam massa material yang diketahui. Melalui pengetahuan bilangan Avogadro, informasi ini membimbing ke berat molekul rata-rata jumlah sampel. Untuk polimer sejenis, rata-rata jumlah terletak dekat puncak kurva distribusi berat atau berat molekul paling boleh jadi (the most probable molecular weight). Jika sampel mengandung Ni molekul jenis ke i, untuk jumlah total molekul dan setiap jenis molekul ke i memiliki massa mi, maka massa total semua molekul adalah . Massa molekular rata-rata jumlah adalah
(1-1)
dan perkalian dengan bilangan bilangan Avogadro memberikan berat molekul rata-rata jumlah (berat mol) :
(1-2)
Berat molekular rata-rata jumlah dari polimer komersial biasanya terletak dalam kisaran 10000 – 100000. Setelah berat molekular rata-rata jumlah , berat molekular rata-rata berat . Besaran ini didefinisikan sebagai berikut
(1-3)
Seharusnya dicatat bahwa setiap molekul menyumbang kepada yang sebanding dengan kuadrat massanya. Besaran yang sebanding dengan pangkat pertama dari M mengukur hanya konsentrasi dan bukan berat molekularnya. Dalam istilah konsentrasi ci = Ni Mi dan fraksi berat wi = ci/c, dimana ,
(1-4)
Karena molekul yang lebih berat menyumbang lebih besar kepada daripada yang ringan, selalu lebih besar daripada , kecuali untuk polimer monodispers hipotetik. Harga terpengaruh sekali oleh adanya spesies berat molekul tinggi, sedangkan dipengaruhi oleh spesies pada ujung rendah dari kurva distribusi BM .
Besaran indeks dispersitas, adalah ukuran yang bermanfaat dari lebarnya kurva distribusi berat molekular dan merupakan parameter yang sering digunakan untuk menggambarkan situasi (lebar kurva distribusi) ini. Kisaran harga dalam polimer sintetik sungguh besar, sebagaimana diilustrasikan dalam tabel 1
Tabel 1 Kisaran indeks polidispersitas (I) berbagai macam polimer
Polimer Kisaran I
Polimer monodispers hipotetik
Polimer “living” monodispers nyata
Polimer adisi, terminasi secara coupling
Polimer adisi, terminasi secara disproporsionasi, atau polimer kondensasi
Polimer vinil konversi tinggi
Polimer yang dibuat dengan autoakselerasi
Polimer adisi yang dibuat melalui polimerisasi koordinasi
Polimer bercabang 1,00
1,01 – 1,05
1,5
2,0
2 – 5
5 – 10
8 – 30
20 - 50
Pada umumnya berlaku hal berikut :
Bila distribusinya sempit maka
Bila distribusinya lebar maka
Indeks dispersitas (I)
3. Kabel.
Kabel merupakan polimer yang dibentuk dari reaksi adisi monomer-monomer etilena(CH2=CH2). Kabel termasuk polietilena dengan kerapatan tinggi, namun masih mudah untuk dibentuk.
Penggolongan polimer
• Berdasarkan asalnya
Berdasarkan asalnya kabel merupakan polimer sintetik karena polimer ini tidak terdapat di alam.
• Berdasarkan jenis monomernya
Berdasarkan jenis monomernya, kabel termasuk homopolimer karena monomernya terdiri dari monomer yang sejenis yaitu etilena.
• Berdasarkan sifatnya terhadap panas
Berdasarkan sifat terhadap panasnya, kabel termasuk polimer termoplastik karena kabel
• Berdasarkan ikatan
Berdasarkan ikatannya sampel ini termasuk ke dalam polimer linier karena sampel ini lebih mudah tidak mudah meleleh jika dipanaskan(135oC).
• Berdasarkan derajat kristalinitas
Berdasarkan derajat kristalinitasnya kabel termasuk polimer kristalin karena polimer ini memiliki kerapatan yang tinggi
Proses polimerisasi
Karet terbentuk dari reaksi adisi dari monomer-monomernya(polimerisasi adisi). Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer.
nCH2=CH2 ¬CH2-CH2
n
Penentuan berat molekul
Penentuan berat molekul pada polimer ini menggunakan viskositas. Viskositas merupakan ukuran menyatakan kekentalan suatu larutan polimer. Perbandingan antara visikositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan massa molekul nisbih polimer. Alat yang digunakan yaitu viskositas ostwalt. Keunggulan dari metode ini adalah lebih cepat, lebih mudah, alatnya murah serta perhitungannya lebih sederhana. Prinsip kerjanya sebagai berikut :
1. Yang diukur adalah waktu yang diperlukan pelarut atau larutan polimer untuk mengalir diantara dua tanda yaitu X dan Y
2. Volume cair harus tetap karena ketika cairan mengalir ke bawah melalui pipa kapiler A, cairan harus mendorong cairan naik ke B akibatnya volume cairan berbeda masuk percobaan, maka cairan yang didorong menaiki tabung B akan berubah pula
Dari teori visikositas yang digunakan untuk massa molekul polimer adalah jika viskositas larutan polimer adalah I dan viskositas polimer mrni adalah I0 maka viskositas jenis adalah :
Isp = I - I0 / η0
Persamaan ini menggambarkan peningkatan viskositas yang disebabkan oleh polimer. C adalah konsentrasi larutan polimer secara matematis ditulis :
Lim = Isp / C = [ I ]
C-0
Harga Isp = viskositas tereduksi dan diberi lambang [ I ] untuk pelarut terbatas. Karena massa jenis larutan berbagai larutan yang dipakai hampir sama dengan massa jenis pelarut maka dapat diandaikan viskositas tiapa larutan hasil pengenceran berbanding lurus dengan waktu alirnya.
Isp = t2 - t1 /t1
t1 = waktu alir untuk larutan
t2 = waktu alir untuk pelarut
jika dihitung harga Isp dan Isp/c kemudian diekstrapolasi ke konsentrasi awal (C0) akan menghasilkan harga [ I ]. Dengan demikian
[ I ] = KMA
M= masa molekul relatif polimer
K dan A untuk polimer polietilena yaitu K= 6,1 x 10-2 ,A = 0,70, T(oC) = 135 dan pelarut yang di gunakan yaitu dekalin
4. Wadah pop mie(styrofoam)
Styrofoam atau plastik busa merupakan salah satu jenis plastik dari sekian banyak bahan lainnya. Styrofoam lazim digunakan sebagal bahan pelindung dan penahan getaran barang-barang yang fragile, seperti elektronik. Bahan dasar styrofoam adalah polistiren, suatu jenis plastik yang sangat ringan, kaku, tembus cahaya, dan murah. Namun, bahan tersebut cepat rapuh. .
Polistiren
Penggolongan polimer
• Berdasarkan asalnya
Berdasarkan asalnya wadah pop mie berasal dari polimer sintetik karena bahan dasarnya tidak terdapat di alam
• Berdasarkan monomernya
Berdasarkan monomernya polistiren termasuk polimer homopolimer karena monomernya sejenis.
• Berdasarkan sifat tahan panas
Berdasarkan sifat tahan panas wadah pop mie( polistiren) termasuk polimer termoplastis. polimer termoplastik yaitu polimer yang akan melunak apabila dipanaskan(75oC) dan dapat dibentuk sesuai pola yang kita inginkan. Setelah dingin polimer ini akan mempertahankan bentuknya yang baru. Proses ini dapat diulang dan dapat diubah menjadi bentuk yang lain.
• Berdasarkan ikatan
Berdasarkan ikatannya polistiren termasuk kedalam polimer bercabang karena polimer yang bercabang banyak daya tegangnya rendah dan lebih mudah meleleh.
• Berdasarkan kristalinasi
Berdasarkan kristalinasi polistiren termasuk polimer amorf karena sifat polistiren bersifat lunak dan dapat dipotong-potong tanpa alat serta mudah meleleh.
• Berdasarkan fabrikasi
Berdasarkan fabrikasi wadah pop mie termasuk plastik karena berbahan dasarnya polistiren yang memiliki ciri-ciri plastik yang mudah meleleh.
Proses polimerisasi
Polistiren terbentuk dari reaksi adisi dari monomer-monomernya(polimerisasi adisi). Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi monomer.
n
Penentuan berat molekul
Penentuan berat molekul pada polimer ini menggunakan viskositas. Viskositas merupakan ukuran menyatakan kekentalan suatu larutan polimer. Perbandingan antara visikositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan massa molekul nisbih polimer. Alat yang digunakan yaitu viskositas ostwalt. Keunggulan dari metode ini adalah lebih cepat, lebih mudah, alatnya murah serta perhitungannya lebih sederhana. Prinsip kerjanya sebagai berikut :
1. Yang diukur adalah waktu yang diperlukan pelarut atau larutan polimer untuk mengalir diantara dua tanda yaitu X dan Y
2. Volume cair harus tetap karena ketika cairan mengalir ke bawah melalui pipa kapiler A, cairan harus mendorong cairan naik ke B akibatnya volume cairan berbeda masuk percobaan, maka cairan yang didorong menaiki tabung B akan berubah pula
Dari teori visikositas yang digunakan untuk massa molekul polimer adalah jika viskositas larutan polimer adalah I dan viskositas polimer mrni adalah I0 maka viskositas jenis adalah :
Isp = I-I0 / η0
Persamaan ini menggambarkan peningkatan viskositas yang disebabkan oleh polimer. C adalah konsentrasi larutan polimer secara matematis ditulis :
Lim = Isp / C = [ I ]
C-0
Harga Isp = viskositas tereduksi dan diberi lambang [ I ] untuk pelarut terbatas. Karena massa jenis larutan berbagai larutan yang dipakai hampir sama dengan massa jenis pelarut maka dapat diandaikan viskositas tiapa larutan hasil pengenceran berbanding lurus dengan waktu alirnya.
Isp = t2-t1 /t1
t1 = waktu alir untuk larutan
t2 = waktu alir untuk pelarut
jika dihitung harga Isp dan Isp/c kemudian diekstrapolasi ke konsentrasi awal (C0) akan menghasilkan harga [ I ]. Dengan demikian
[ I ] = KMA
M= masa molekul relatif polimer
K dan A untuk polimer polistirena yaitu K= 7,5 x 10-3 ,A = 0,75, T(oC) = 75 dan pelarut yang di gunakan yaitu taulena
Binging aku,
BalasHapus